离心喷雾干燥塔的改进和优化

1、干燥技术与设备268 Drying Technology & Equipment 2011年第9卷 第5期设备与装置离心喷雾干燥塔的改进和优化李强（重庆民丰化工有限责任公司，重庆潼南 402660）摘要：针对干燥塔试车过程中发生的物料粘壁、不能满足设计生产运行能力等问题，改进和调整了热风分配器，优化了设备布置和工艺控制参数，使干燥塔能够长期、稳定运行，产量达到设计能力。关键词：喷雾干燥；粘壁；热风分配器；改进；优化中图分类号：TQ051 文献标志码：A 文章编号：1727-3080（2011）-268-061 前言我公司铬粉车间目前拥有三台旋转式离心喷雾干燥塔，型号LPG2100，塔直

2、径为8800mm，干燥塔直筒高为8900mm，锥底角55°。干燥塔单台设计能力为13000吨/年。有关设计参数如表11。在设备使用初期，由于对干燥系统仍处于摸索和调试阶段，因此其生产能力和连续生产周期不能达到设计要求。为此，我们对喷雾干燥设备进行了一系列的改进和优化。有如下结论：可以认为细雾滴的运动，在大部分干燥塔体积中，受到空气流的完全影响。一旦小液滴离开雾化器，它们便获得雾化器附近周围空气的速度。粗雾滴和空气流动关系不大。在并流流动的情况下，离开旋转雾化器的雾滴倾斜地去和引入的干燥空气接触。在干燥塔内的热风分布器的周围，以及在壁上的这些涡流，建立起局部范围内的雾滴空气的逆流运动。

3、空气雾滴的运动，由热风分布器的位置和结构、雾化器的位置和操作、在干燥时的雾滴行为、干燥塔的尺寸、粉体空气排出的方式控制。在雾滴干燥的关键的第一阶段中，热风分布器决定着雾滴空气运动”。 收稿日期：2011-9-20。作者简介：李强（1982），男，汉族，四川人，本科，主要从事化工非标设备的设计和设备管理。E-mail:yiyunjon。12 主要存在的问题，以及针对这些问题对设备的改进和优化2.1 物料粘壁、结块物料粘壁是因为液滴极迅速地飞行到壁上，没有提供充分的干燥（停留）时间。物料结块则是由于塔、管道壁内外温差过大，同时受到进料浓度、进料稳定性的影响。离开雾化器的雾滴及干燥空气的运动组合方式

4、决定着干燥速度及干燥程度。雾滴空气运动的结果决定着液滴在干燥塔中的停留时间。王喜忠指出：“关于雾滴空气的运动状态，第5期 李强等，离心喷雾干燥塔的改进和优化 269纯雾滴的蒸发公式：由上可推知，在雾化器转速恒定、干燥介质和被干燥物料性质不变的情况下，由雾化器引起的物料粘壁主要是因为雾滴初始直径过大所致，雾化器布料器布料不均匀、雾化盘通道堵塞均可能导致雾滴直径过大。另外，雾化器没有安装在r L =4t mD 0D 1Dd (D =r L 22D 0D 18t m(干燥塔中心，将导致雾滴到塔壁的距离不等，引起一侧粘壁。纯雾滴蒸发时间t m 热空气与料液的对数平均温度差L 雾滴密度围绕蒸发液滴的气膜

5、平均导热系数 r 液体的汽化潜热D 0、D 1雾滴的初、终直径故=当纯雾滴蒸发时，D 10，2r L D 0，8t m2前面所提到的“结论”中说，在雾滴干燥的关键的第一阶段中，热风分布器决定着雾滴空气运动。热风分配（布）器通过内、外导风板来控制热风的方向和旋转，所以导风板的角度能够直接影响到雾滴空气的运动轨迹。可以看出，蒸发时间与D 0成正比，与t m 及成反比。表11 干燥塔有关设计参数干燥物料 原料液含固量进料温度 塔进风温度 塔排风温度 产品产量 产品堆比重 喷液量 蒸发水量 物料雾化方式 雾化盘转速盐基性硫酸铬Cr2(OHm(SO4n.xH2O42% 40 200±10 80

6、±5 1516kg/h 0.8 3610 kg/h 2094 kg/h 高速离心雾化 12000转/分干燥技术与设备270 Drying Technology & Equipment 2011年第9卷 图21 热风分配器如果导风板的角度过大，会导致分配器出口热风速度过慢、空气流的过分旋转、雾矩过小、雾层不能迅速降落，从而引起沿顶盖和壁的上部粘壁（图22的A 处）。在这种情况下，适当调节导风板（使之与y 轴夹角减小），使热风增大，旋转加速向下。如果导风板的角度过小，则导致分配器出口热风速度过快、热风旋转过小、雾矩过大、液滴未干就碰壁，引起沿壁下部和锥体粘壁（图22的B 处）。在

7、这种情况下，调节导风板（使之与y 轴夹角增大），适当增加空气流水平方向的旋转，延长液滴干燥时间。外侧导风板角度不宜过大，否则将整体降低风速。试验证明，当外侧导风板与y 轴呈1015°时、内侧导风板与y 轴呈1217°时，能够使雾滴空气运动能够达到理想状态，防止物 料粘壁。图22 物料粘壁位置另外，导风板原有厚度为1mm，经观察，此厚度下的叶片在气流中会发生颤动，使气流分布紊乱。为此我们将导风板厚度为改为3mm，让其不再在气流中颤动。壁原有收料引风机出风管如图23所示，位于中心管的上方，显然，出风管内鼓出的气流会对旋转的雾滴空气流动造成变数（雾滴阻力增大），加速雾滴降落，造成

8、锥体部分的粘壁。第5期 李强等，离心喷雾干燥塔的改进和优化 271图23 干燥塔原设备布置图改进后的出风管位置位于主旋风除尘器的进口段，避免了对塔内气流的干扰，如图24 所示。图24 干燥塔现设备布置图针对这一问题，我们对料仓和管道进行伴热和保温。同时适当延长烘塔时间，能更少的减小物料结块。2.2 对振动筛位置的调整，优化设备布置原有振动筛位置在干燥塔出口下，如图23所示，一旦振动筛发生意外情况（比如电机故障、筛网破裂、筛出口堵塞等），将造成主塔锥底大量物料的堆积堵塞，增加排障和清洗难度，极为不便。调整优化后的振动筛位于收料旋风料仓下，如图24所示。2.3 对控制参数调整，优化工艺参数热风进风

9、温度和出风温度的确定对于干燥作业来说是极为重要的。进风温度直接决定了干干燥技术与设备272 Drying Technology & Equipment 2011年第9卷燥室的蒸发强度，如表22所示。热风温度越高则热效率越好，经济性越好，但是过高的热风温度会使铬粉的溶解性差，影响产品质量，因此必须在保证产品质量的前提下适当提高热风温度。而出风温度与产品的水分含量有关，也应按产品所要求的特性来决定。通过试验，进风温度为190±2、出风温度为8082时效果最佳。为了尽可能保证以上进风温度，我们在天然气管道上安装了调压阀，将天然气出口压力稳定、调至一定范围值内，避免了天然气压力波动导

10、致的进风温度起伏，更好地控制了进风温度。表22 热风温度与蒸发强度的关系进风温度，130150 300400 500700蒸发强度，kg/(m3. h24 812 1525同时，我们还确定了合适的料泵进料速度。料泵进料速度将会影响到雾滴的直径，因此合适的进料频率将会得到良好的产品，通过试验，进料频率为1820Hz时效果最佳。线密封，如图25所示，阀球回坐时球面和锥面不能很好的密封，造成进料不稳定，同时线密封将加速阀座的老化，使用寿命短。通过改进阀座，将锥面改为球面，密封性能好，极大提高了进料均匀性，同时增大了阀座的外直径，使其在螺栓的预紧力下形变减小，改进后的阀座如图2 6。2.4 改进进料泵，提高进料均匀性料泵进料是否均匀将会影响到进料速度。原有隔膜泵阀座（橡胶材质）和阀球之间的密封为 图25 改进前的阀球和阀座 图26 改进后的阀球和阀座2.5 对包装抽风系统的改进原有包装机的除尘系统，单独配有一引风机和文丘里除尘器，但由于设备未布